Multi-physics simulation of non-equilibrium solidification in Ti-Nb alloy during selective laser melting

材料科学 微观结构 枝晶(数学) 选择性激光熔化 合金 温度梯度 传热 计算流体力学 流体力学 相(物质) 热力学 定向凝固 复合材料 冶金 物理 几何学 数学 有机化学 化学 量子力学
作者
Yongfu Cheng,Gang Wang,Zhaoguo Qiu,Zhigang Zheng,Dechang Zeng,Xu Tang,Rongpei Shi,Murali Uddagiri,Ingo Steinbach
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier BV]
卷期号:272: 119923-119923
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2024.119923
摘要

This paper underscores the critical role of temperature distribution in the molten pool on the resulting solidification microstructure during selective laser melting (SLM) process. A powder-resolved computational fluid dynamics (CFD) model of Ti-Nb alloy is established to investigate heat transfer and fluid flow in the molten pool. When comparing the bulk model to the powder bed model, discrepancies in temperature gradient and cooling rate can reach up to 26.29% and 18.32%, respectively. Utilizing the powder bed CFD model, temperature gradient and cooling rate data at the molten pool boundary are integrated into the finite interface dissipation phase-field model. The simulation results illuminate the non-equilibrium solidification microstructure in the SLMed Ti-Nb alloy. Results indicate that the rapid solidification fosters a pronounced solute trapping effect, mitigating solute microsegregation. The microstructure manifests as cellular and dendritic structures, with Nb concentration in cellular cores and depletion in intercellular region. Predicted primary dendrite arm spacing (PDAS) or cell size range between 0.4 to 0.6 μm, consistent with experimental observations. In particular, the study reveals a transition from dendritic to cellular and from cellular to planar structures, with an accompanying analysis of the underlying mechanisms.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
你看起来还想吃完成签到 ,获得积分20
刚刚
刚刚
2秒前
Cbp完成签到,获得积分10
3秒前
ljj发布了新的文献求助10
4秒前
zjz发布了新的文献求助10
4秒前
于芋菊发布了新的文献求助30
5秒前
malcaume完成签到,获得积分10
6秒前
XYZ发布了新的文献求助10
7秒前
Winter完成签到 ,获得积分10
10秒前
Baimei应助鲜艳的手链采纳,获得10
10秒前
Ding_RJ完成签到,获得积分10
11秒前
fatcatty发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
重要的小夏完成签到,获得积分10
12秒前
iex777完成签到 ,获得积分10
14秒前
ljj完成签到,获得积分20
14秒前
15秒前
16秒前
17秒前
19秒前
Ageha发布了新的文献求助10
19秒前
cfy完成签到,获得积分10
19秒前
跳跃奇迹完成签到,获得积分10
20秒前
归一发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
文艺的大米完成签到,获得积分10
21秒前
SciGPT应助maizhenpeng采纳,获得10
22秒前
yyy完成签到,获得积分10
22秒前
科研通AI6.4应助Ageha采纳,获得10
23秒前
23秒前
JR关闭了JR文献求助
23秒前
斑鸠津发布了新的文献求助10
24秒前
tg2024发布了新的文献求助100
24秒前
25秒前
26秒前
慕青应助现代冷松采纳,获得10
26秒前
慕青应助郑可馨采纳,获得10
27秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Picture this! Including first nations fiction picture books in school library collections 1500
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
CLSI M100 Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing 36th edition 400
How to Design and Conduct an Experiment and Write a Lab Report: Your Complete Guide to the Scientific Method (Step-by-Step Study Skills) 333
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6363522
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8177450
关于积分的说明 17232877
捐赠科研通 5418629
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2867141
邀请新用户注册赠送积分活动 1844328
关于科研通互助平台的介绍 1691850